Τα φορητά CUTE ενδέχεται σύντομα να αλλάξουν τις αλληλεπιδράσεις μας με καταναλωτικά προϊόντα

Μια ομάδα καινοτόμων μηχανικών από τη Ζυρίχη παρουσίασε πρόσφατα ένα νέο απτικό αισθητηριακό σύστημα που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο που οι άνθρωποι επικοινωνούν με τα ηλεκτρονικά. Για χρόνια, τα ηλεκτρονικά βασίζονται σε ένα ή διπλό στάδιο σύστημα απτικής ανάδρασης με ενεργοποιητές. Σκεφτείτε τον ήχο του τηλεφώνου σας όταν είναι σε σιωπηλή λειτουργία. Τα φορητά CUTE σχεδιάζουν να επεκτείνουν αυτές τις δυνατότητες και να δημιουργήσουν ηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούν το δέρμα σας ως μέσο επικοινωνίας.

Τα φορητά, τα παιχνίδια και άλλα ηλεκτρονικά αξιοποιούν την απτική ανάδραση για να σας ειδοποιούν για ορισμένες καταστάσεις. Η πιο κοινή μέθοδος παροχής απτικής ανάδρασης στα ηλεκτρονικά είναι η χρήση ενεργοποιητών. Αυτοί οι μικροί κινητήρες μπορούν να ενεργοποιούνται και να απενεργοποιούνται για να παρέχουν δονήσεις όταν χρειάζεται.

Αυτή η προσέγγιση είναι αποτελεσματική στην ειδοποίηση, αλλά δεν αξιοποιεί στο μέγιστο το γεγονός ότι το δέρμα είναι το μεγαλύτερο όργανο του σώματός σας. Είναι γεμάτο από αισθητήριους υποδοχείς και μπορεί να διακρίνει τη διαφορά μεταξύ ενός ήπιου χτυπήματος και μιας πίεσης. Συνεπώς, οι αντιληπτικές δυνατότητες του δέρματος υπερβαίνουν κατά πολύ την απλή δόνηση που κάνει το τηλέφωνό σας όταν λαμβάνετε κλήση. Αναγνωρίζοντας αυτήν την χαμένη ευκαιρία, οι μηχανικοί ξεκίνησαν να δημιουργήσουν έναν απτικό αισθητήρα ικανό για πολλαπλούς τύπους αλληλεπιδράσεων.

Μελέτη CUTE Wearables

Η “Cutaneous Electrohydraulic (CUTE) Wearable Devices for Pleasant Broad-Bandwidth Haptic Cues”¹ μελέτη δημοσιεύτηκε στο Advanced Science αυτόν τον μήνα. Η μελέτη αυτή εμβαθύνει στην έννοια της χρήσης υδραυλικά ενισχυμένων αυτο-θεραπευτικών ηλεκτροστατικών (HASEL) τεχνητών μυών για τη δημιουργία πιο ικανών απτικών συσκευών.

Τα φορητά CUTE μπορούν να κάνουν περισσότερα από το ενοχλητικό βούισμα που υπάρχει στα σημερινά ηλεκτρονικά. Η μελέτη παρουσιάζει μια αρχιτεκτονική συστήματος και ένα νέο φορητό που προσφέρει διάφορες απτικές αισθήσεις, όπως στύψιμο, χτύπημα, τριβή και άλλα.

Πηγή – Advanced Science

Ο ηλεκτρικά κινούμενος αισθητήρας μπορεί να μεταδώσει μια τεράστια ποικιλία αισθήσεων που βρέθηκαν πιο ευχάριστες από το παραδοσιακό βούισμα. Για παράδειγμα, φανταστείτε να στέλνετε σε κάποιον μια πίεση μέσω κοινωνικών μέσων, και αυτή να την αισθάνεται ξαφνικά στην πραγματική ζωή. Τώρα, προχωρήστε περαιτέρω και φανταστείτε να μοιράζεστε τον παλμό της καρδιάς σας με ένα αγαπημένο πρόσωπο σε όλο τον πλανήτη.

Μαλακός Ενεργοποιητής

Για να δημιουργήσουν μια ρεαλιστική και ζωντανή αίσθηση αφής, οι μηχανικοί χρησιμοποίησαν μαλακούς ηλεκτροϋδραυλικούς ενεργοποιητές τύπου zipping. Οι συσκευές χρησιμοποιούν ένα θερμοπλαστικό περίβλημα γεμάτο υγρό διηλεκτρικό, το οποίο τους επιτρέπει να παραμένουν ευέλικτα. Σε κάθε πλευρά του περιβλήματος, τα ηλεκτρόδια προκαλούν παραμόρφωση της επιφάνειας όταν εφαρμόζεται ρεύμα, «ζιπώνοντας» προς το κέντρο της συσκευής. Συγκεκριμένα, η ομάδα πέτυχε διαδρομή ενεργοποίησης 2,44 mm.

Αξιοσημείωτο είναι ότι το φορητό CUTE αξιοποιεί μια στοίβα από δέκα θήκες ενεργοποιητών για να βελτιώσει τη δύναμη και τις δυνατότητες ενεργοποίησης. Οι ενεργοποιητές μικρού αποτυπώματος είναι ενεργειακά αποδοτικοί και επιτρέπουν στη συσκευή να προσαρμόζει την απτική ανάδραση ώστε να καλύπτει μια μεγάλη γκάμα απαιτήσεων.

Δοκιμή CUTE Wearables

Οι μηχανικοί έλεγξαν τη φορητή συσκευή CUTE σε μια ποικιλία μετρήσεων. Η ομάδα ξεκίνησε συγκεντρώνοντας 14 ανεξάρτητους συμμετέχοντες για να δοκιμάσει την αναγνωρισιμότητα κάθε απτικής αίσθησης. Η ομάδα διαιρέθηκε σε 7 γυναίκες και 7 άνδρες, ηλικίας 22 έως 52 ετών.

Κάθε συμμετέχων τοποθετήθηκε σε μια άνετη καρέκλα. Το μη κυρίαρχο χέρι του τοποθετήθηκε σε ένα μπράτσο, και χρησιμοποιήθηκαν οθόνη, ασύρματο ποντίκι και ακουστικά με ακύρωση θορύβου για να απομονωθεί από εξωτερικές παρεμβολές. Οι μηχανικοί ξεκίνησαν έπειτα να επικοινωνούν χρησιμοποιώντας απτική ανάδραση.

Μετά από κάθε σήμα, ζητήθηκε από τους συμμετέχοντες να προσδιορίσουν ποιο μοτίβο τάσης ταιριάζει καλύτερα στην απτική ανάδραση. Συνολικά, χρησιμοποιήθηκαν έξι σήματα απτικής ανάδρασης με συχνότητες από 0 έως 200 Hz. Κάθε σήμα διήρκεσε περίπου 6 δ.

Μετά την ακρόαση του σήματος, ο συμμετέχων επέλεξε πώς το αντιλαμβανόταν σε ένα συναισθηματικό διάγραμμα. Αυτό το μέρος της δοκιμής βοήθησε τους μηχανικούς να διαπιστώσουν ότι τα φορητά CUTE προσφέρουν μια άνετη εμπειρία. Αξιοσημείωτο, η μόνη απτική ανάδραση που κατατάχθηκε ως ενοχλητική ήταν η παραδοσιακή που βρίσκεται στο κινητό σας τηλέφωνο.

Αποτελέσματα Δοκιμής CUTE Wearables

Τα αποτελέσματα της δοκιμής ήταν εντυπωσιακά. Οι μηχανικοί διαπίστωσαν ότι το 97,9 % των συμμετεχόντων μπορούσαν να προσδιορίσουν με ακρίβεια καθένα από τα έξι σήματα με ελάχιστη προσπάθεια. Αξιοσημείωτο, έξι από τους δοκιμασμένους έλαβαν τέλεια βαθμολογία, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούσαν να μεταδώσουν διάφορες αισθήσεις, από χαλάρωση έως ενθουσιασμό, χρησιμοποιώντας τη συσκευή. Εντυπωσιακά, η συσκευή βρέθηκε ικανή να παράγει δυνάμεις άνω των 2,3 N σε αποστάσεις +8,0 mm.

Οφέλη των CUTE Wearables

Πολλά οφέλη θα μπορούσαν να κάνουν ένα πιο σύνθετο και ικανό απτικό σύστημα πραγματικό «game changer». Φανταστείτε να μπορείτε να γνωρίζετε ποιος καλεί χωρίς να κοιτάζετε, βασιζόμενοι στη δόνηση ή την αίσθηση που λαμβάνετε από τον αισθητήρα. Η δυνατότητα παροχής διαφοροποιημένων απτικών αισθήσεων επιτρέπει στους μηχανικούς να δημιουργούν πιο εμβυθιστικές και χρήσιμες εφαρμογές.

Συμπαγές

Ένας ακόμη σημαντικός λόγος για τον οποίο πολλοί θεωρούν αυτή την έρευνα κρίσιμη για τη δημιουργία των ηλεκτρονικών του αύριο είναι ότι τα περισσότερα σημερινά απτικά συστήματα βασίζονται σε βαριές ενεργοποιητές. Αυτή η απαίτηση περιορίζει το μέγεθος των ηλεκτρονικών που μπορούν να παρέχουν απτική ανάδραση και προσθέτει στο συνολικό τους βάρος. Η αρχιτεκτονική των φορητών CUTE εξαλείφει αυτό το πρόβλημα δημιουργώντας έναν προσαρμοσμένο, συμπαγή αισθητήρα ανάδρασης που μπορεί να υποστηρίξει τα μικρότερα φορητά.

Άνετο

Η άνεση είναι ένα από τα κύρια στοιχεία που πολλοί μηχανικοί φορητών συσκευών φαίνεται να ξεχνούν. Κανείς δεν θέλει να είναι άβολα όλη μέρα, ακόμη και αν αυτό σημαίνει ότι μπορεί να λαμβάνει κλήσεις από τον καρπό του. Τα φορητά CUTE διαθέτουν εργονομικό σχεδιασμό και υλικά που προορίζονται να αισθάνονται όπως το ανθρώπινο δέρμα. Επιπλέον, αυτές οι συσκευές δεν θερμαίνονται, ακόμη και μετά από παρατεταμένη χρήση. Ως εκ τούτου, είναι ιδανικές για μακροχρόνια φορητά και άλλες εφαρμογές όπου οι ελαφριές επιλογές είναι οι καλύτερες.

Αθόρυβο

Ένα ακόμη σημαντικό πλεονέκτημα των φορητών CUTE είναι ότι έχουν σχεδιαστεί να είναι αθόρυβα. Το τηλέφωνό σας μπορεί να είναι σε σιωπηλή λειτουργία, αλλά όλοι μπορούν να ακούσουν τη δόνηση στην τσέπη σας. Επιπλέον, θα πρέπει ακόμη να το βγάλτε για να δείτε ποιος είναι, ή να κοιτάξετε το smartwatch σας. Τα φορητά CUTE θα εξαλείψουν αυτό το μυστήριο επιτρέποντάς σας να δημιουργήσετε ειδική απτική ανάδραση για κάθε καλούντα. Αυτή η προσέγγιση προσφέρει επιπλέον διακριτικότητα όταν χρειάζεται.

Ασφαλές

Η ασφάλεια είναι η κύρια ανησυχία για τους χρήστες και τους προγραμματιστές των φορητών CUTE. Αυτές οι συσκευές διαθέτουν μια σειρά σχεδιαστικών στοιχείων και προστασίας για να διασφαλίσουν ότι δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για ηλεκτροπληξία, πυρκαγιά ή άλλους πιθανούς κινδύνους. Για παράδειγμα, τα φορητά CUTE ενσωματώνουν μια ελαστομερική μεμβράνη και αξιοποιούν την εγκλειστική προστασία των ενεργοποιητών για να αποτρέψουν οποιονδήποτε κίνδυνο για τον χρήστη. Επιπλέον, η συσκευή χρησιμοποιεί μόνο ηλεκτρόδια χαμηλής αντίστασης, μειώνοντας περαιτέρω τον κίνδυνο σοκ.

Ενεργειακά Αποδοτικό

Ένα από τα μεγαλύτερα οφέλη της τεχνολογίας φορητών CUTE είναι η ενεργειακή του αποδοτικότητα. Η μονάδα που δοκιμάστηκε έδειξε ότι απαιτεί μόνο 3,0 mW όταν διατηρεί μια εκτεταμένη θέση. Αυτή η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας σημαίνει ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν περισσότεροι ενεργοποιητές σε έργα. Επιπλέον, τα φορητά CUTE έχουν μεγαλύτερη διάρκεια μπαταρίας, καθιστώντας τα ιδανικά για τις φορητές επόμενης γενιάς που θα κυκλοφορήσουν στην αγορά τους επόμενους μήνες.

Εφαρμογές CUTE Wearables

Εκτός από τη δυνατότητα τροφοδοσίας ελαφριών φορητών συστημάτων που μπορούν να προσφέρουν περισσότερες απτικές αντιδράσεις και επικοινωνία, υπάρχουν πολλές άλλες εφαρμογές που αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να ενισχύσει. Για παράδειγμα, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε συστήματα VR και AR για να ενισχύσει την ρεαλιστικότητα.

Μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως μέσο παροχής μη οπτικών οδηγίων σε οδηγούς ή ακόμη και σε άτομα με προβλήματα όρασης. Φανταστείτε το έξυπνο φορητό σας να σας χτυπάει στη δεξιά πλευρά του καρπού για να υποδείξει ότι πρέπει να πάτε δεξιά, ή να στύβει τον καρπό σας, ενημερώνοντάς σας ότι πλησιάζετε την έξοδο που χρειάζεστε.

Συστήματα Ασφαλείας

Ένα άλλο σενάριο χρήσης θα ήταν η δημιουργία συστημάτων προειδοποίησης ασφαλείας που περιλαμβάνουν απτική ανάδραση. Αυτά τα συστήματα θα ήταν ιδανικά για πολυσύχναστα και θορυβώδη περιβάλλοντα που απαιτούν παρακολούθηση σύνθετων μετρήσεων. Στο μέλλον, μια απλή πίεση στον καρπό θα μπορούσε να ενημερώσει έναν επιθεωρητή ασφαλείας ότι πρέπει να κλείσει μια βαλβίδα ή να εκτελέσει άλλες ενέργειες.

Ερευνητές CUTE Wearables

Η έρευνα για τη μελέτη CUTE wearables διεξήχθη στο Ινστιτούτο Max Planck για Έξυπνα Συστήματα, συγκεκριμένα στο Τμήμα Απτικής Νοημοσύνης, το οποίο ανέλαβε την ανάπτυξη λειτουργικής συσκευής. Χρησιμοποίησαν τη βοήθεια της Katherine J. Kuchenbecker, καθώς και του Τμήματος Ρομποτικών Υλικών. Τώρα, η ομάδα επιδιώκει να επεκτείνει τη δημιουργία της και να δει ποιες άλλες περιπτώσεις χρήσης μπορούν να επιτευχθούν.

Εταιρείες που θα μπορούσαν να εισάγουν την τεχνολογία CUTE Wearables και να ευημερήσουν

Πολλές εταιρείες θα μπορούσαν να ωφεληθούν από τις λεπτομέρειες αυτής της μελέτης. Από κατασκευαστές smartwatch και τηλεφώνων μέχρι έξυπνα αυτοκίνητα και εργοστάσια ρούχων, υπάρχουν πολλές περιπτώσεις χρήσης για αυτήν την τεχνολογία. Ακολουθεί μια εταιρεία που θα μπορούσε να αποκτήσει άμεσα οφέλη από την ενσωμάτωση.

Garmin

Η Garmin (GRMN ) εισήλθε στην αγορά το 1989 ως προμηθευτής συστημάτων πλοήγησης. Αρχικά ονομάστηκε ProNAV, οι ιδρυτές της εταιρείας, Gary Burrell και Min Kao, ξεκίνησαν με έμφαση στην αεροπορία και τη ναυτιλία. Δέκα χρόνια αργότερα, η τεχνολογία τους είχε εξελιχθεί αρκετά ώστε να είναι εφικτή σε φορητές συσκευές για τον μέσο οδηγό.

Η Garmon είναι κορυφαίος πάροχος GPS και ένα από τα πιο γνωστά ονόματα στον κλάδο. Έχει επεκτείνει τις προσφορές της ώστε να περιλαμβάνει φορητά, ιχνηλάτες φυσικής κατάστασης, ιχνηλάτες σκύλων και πολλά άλλα. Η ενσωμάτωση ενός συστήματος ανάδρασης CUTE wearables θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για πιο ικανές και φιλικές προς το χρήστη συσκευές.

Αξιοσημείωτο, η Garmin έχει πραγματοποιήσει αρκετές μεγάλες εξαγορές από την έναρξή της. Κάθε εξαγορά πρόσθεσε στις δυνατότητες φορητών της εταιρείας. Συνεπώς, σήμερα βρίσκεται μεταξύ των τριών κορυφαίων κατασκευαστών smartwatch παγκοσμίως. Ως εκ τούτου, οι αναλυτές προβλέπουν ότι η εταιρεία θα δει συνεχή ανάπτυξη καθώς η αγορά των φορητών συσκευών επεκτείνεται.

CUTE Wearables – Ένας Νέος Τρόπος Επικοινωνίας

Η έννοια των φορητών CUTE αποτελεί σημαντική αναβάθμιση ενός συστήματος που δεν έχει δει πολλές αλλαγές εδώ και δεκαετίες. Σκεφτείτε το, τα pagers είχαν παρόμοια λειτουργία δόνησης με τα πιο προηγμένα smartphones του σήμερα. Χάρη σε αυτήν την ευφυή ομάδα ερευνητών, τα ηλεκτρονικά σας ενδέχεται σύντομα να μπορούν να στέλνουν διακριτές, σύνθετες και εύκολα αναγνωρίσιμες επικοινωνίες, χρησιμοποιώντας μόνο την αφή.

Μάθετε για άλλα ενδιαφέροντα τεχνολογικά έργα τώρα.

Αναφορά Μελέτης:

^{1. Sanchez-Tamayo, N., Yoder, Z., Rothemund, P., Ballardini, G., Keplinger, C., & Kuchenbecker, K. J. (2024). Φορητές συσκευές δερματικού ηλεκτροϋδραυλικού (CUTE) για ευχάριστες ευρυζωνικές απτικές ενδείξεις. Advanced Science, 11(48), 2402461. https://doi.org/10.1002/advs.202402461}